M todos de balanceamento de rea--es

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M todos de balanceamento de rea--es

  1. 1. http://www.rumoaoita.com / - Material escrito por: Marlos Cunha (ITA – T-12) Métodos de BalanceamentoConteúdo  Introdução ........................................................................................................................ 1  Método das tentativas ....................................................................................................... 1  Método algébrico ............................................................................................................. 1  Método do íon-elétron ...................................................................................................... 2  Método da oxi-redução .................................................................................................... 3  Auto oxi-redução ................................................................................................... 3  Balanceamento dependendo do meio ............................................................................... 4  Balanceamento em meio aquoso ........................................................................... 4  Balanceamento em meio ácido .............................................................................. 4  Balanceamento em meio básico............................................................................. 5  Exercícios Propostos ........................................................................................................ 6Introdução O objetivo deste material é apresentar os métodos de balanceamento de equaçõesexistentes. Para que uma equação encontre-se devidamente balanceada, é necessário que se tenhaum balanço de cargas, ou seja, a carga final dos produtos deve ser igual à carga final dosreagentes e que átomos de um mesmo elemento químico estejam presentes em igual quantidadetanto nos reagentes quanto nos produtos. Costuma-se sempre utilizar os menores números inteiros para o balanceamento de umaequação química.Método das tentativas Consiste em, como o nome sugere, balancear a equação química por meio de tentativassucessivas para achar os coeficientes que corretamente completam a equação. Não será dada nenhuma ênfase especial a esse método no artigo.Método algébrico Consiste em atribuir coeficientes algébricos à equação para serem futuramentedeterminados por meio da resolução de um sistema. É em geral bastante eficaz, mas pode vir a tornar-se bastante trabalhoso dependendo donúmero de espécies envolvidas na equação.
  2. 2. http://www.rumoaoita.com / - Material escrito por: Marlos Cunha (ITA – T-12) Exemplo resolvido: 1) Balanceie a seguinte equação: NH4NO3 → N2O + H2O aNH4NO3 → bN2O + cH2O A fim de que a equação encontre-se balanceada, deve-se ter o mesmo número de átomosde um dado elemento químico no lado esquerdo (reagentes) da equação quanto do lado direito(produtos). Dessa forma, 2𝑎 = 2𝑏 (𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑜 𝑁𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜) 4𝑎 = 2𝑐 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑜 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜 3𝑎 = 𝑏 + 𝑐 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑜 𝑂𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑖𝑜 𝑎=2 Atribui-se, então, um valor arbitrário a uma das variáveis a fim de resolver-se o sistema.No caso acima, foi atribuído a variável a o valor 2. Resolvendo o sistema encontra-se: 𝑎=2 𝑎=1 𝑏 = 2 ∴ 𝑏 = 1 , 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑎 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑑𝑎 é 𝑑𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟: 𝑐=4 𝑐=2 1NH4NO3 → 1N2O + 2H2O 2) Balanceie a seguinte equação: NH4NO3 → N2 + H2O + O2 aNH4NO3 → bN2 + cH2O + dO2 𝑎=1 2𝑎 = 2𝑏 𝑎=2 𝑏=1 4𝑎 = 2𝑐 𝑏=2 ∴ 𝑐=2∴ 3𝑎 = 𝑐 + 2𝑑 1 𝑐=4 𝑎=1 𝑑= 𝑑=1 2 2NH4NO3 → 2N2 + 4H2O + 1O2 Observação: Deve-se sempre utilizar os menores números inteiros para efetuar-se o balanceamento das equações. Exercício: 1) Balanceie a seguinte equação:Método do íon-elétron Consiste em dividir a equação em duas semi-reações, uma de oxidação e a outra deredução, balanceá-las e depois fazer com que o número de elétrons de uma semi-reação sejaigual ao da outra para que ao somá-las seja possível obter-se a equação global já balanceada. Exemplo resolvido: 3) Balanceie a seguinte equação: Cu2+ + Ni → Ni2+ + Cu O cobre sofre redução, passando de NOX + 2 para 0. Já o níquel sofre oxidação, passando de NOX 0 para +2. Dessa forma tem-se:
  3. 3. http://www.rumoaoita.com / - Material escrito por: Marlos Cunha (ITA – T-12) 𝑆𝑒𝑚𝑖 − 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜: Ni → Ni2+ + 2𝑒 − 𝑆𝑒𝑚𝑖 − 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜: 𝐶𝑢 2+ + 2𝑒 − → 𝐶𝑢 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙: 𝐶𝑢 2+ + 𝑁𝑖 → 𝑁𝑖 2+ + 𝐶𝑢Método da oxi-redução Consiste em igualar o número de elétrons cedidos pela espécie(s) que se oxida(m) como número de elétrons recebido pela(s) espécie(s) que se reduz(em). Calcula-se inicialmente a variação de NOX sofrida pelas espécies que seoxidam/reduzem. Feito isso, calcula-se o delta de cada espécie, isto é, a variação do NOXsofrida multiplicada pela atomicidade da espécie nos produtos (direita) ou nos reagentes(esquerda) – uma vez escolhido onde será feita a contagem da atomicidade, deve-se semprefazer a contagem nesse lado. Calculado o delta de cada espécie, somam-se os deltas das espécies que se oxidam demodo a obter-se o delta de oxidação. De forma análoga procede-se com o delta das espécies quese reduzem. Uma vez obtido o delta de oxidação e o delta de redução faz-se uma inversão de seusvalores, isto é, nas espécies que colaboraram para o delta de oxidação coloca-se comocoeficiente do balanceamento o número correspondente ao delta de redução e nas espécies quecolaboraram para o delta de redução coloca-se como coeficiente de balanceamento o númerocorrespondente ao delta de oxidação – o coeficiente deve ser colocado no lado em que foi feita acontagem de atomicidade das espécies. Exemplo resolvido: 4) Na equação: 𝐴𝑠2 𝑆3 + 𝐻𝑁𝑂3 + 𝐻2 𝑂 → 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝐻3 𝐴𝑠𝑂3 + 𝑁𝑂, tem-se  Fazendo a contagem de atomicidade do lado dos reagentes: 𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜: 𝑆: − 2 𝑝𝑎𝑟𝑎 + 6 ∴ ∆ = 8 ∙ 3 ∴ ∆ = 24 𝑅𝑒𝑑𝑢çã𝑜: 𝑁: + 5 𝑝𝑎𝑟𝑎 + 2 ∴ ∆ = 3 ∙ 1 ∴ ∆= 3 Procedendo conforme explicado, obtém-se: 3𝐴𝑠2 𝑆3 + 24𝐻𝑁𝑂3 + 𝐻2 𝑂 → 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝐻3 𝐴𝑠𝑂3 + 𝑁𝑂. O balanceamento final da equação é feito pelo método das tentativas de modo aobter-se: 1𝐴𝑠2 𝑆3 + 8𝐻𝑁𝑂3 + 2𝐻2 𝑂 → 3𝐻2 𝑆𝑂4 + 2𝐻3 𝐴𝑠𝑂3 + 8𝑁𝑂.  Fazendo a contagem de atomicidade do lado dos produtos: 𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜: 𝑆: − 2 𝑝𝑎𝑟𝑎 + 6 ∴ ∆ = 8 ∙ 1 ∴ ∆ = 8 𝑅𝑒𝑑𝑢çã𝑜: 𝑁: + 5 𝑝𝑎𝑟𝑎 + 2 ∴ ∆ = 3 ∙ 1 ∴ ∆= 3 Procedendo conforme explicado, obtém-se: 𝐴𝑠2 𝑆3 + 𝐻𝑁𝑂3 + 𝐻2 𝑂 → 3𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝐻3 𝐴𝑠𝑂3 + 8𝑁𝑂. O balanceamento final da equação é feito pelo método das tentativas de modo a obter-se: 1𝐴𝑠2 𝑆3 + 8𝐻𝑁𝑂3 + 2𝐻2 𝑂 → 3𝐻2 𝑆𝑂4 + 2𝐻3 𝐴𝑠𝑂3 + 8𝑁𝑂.Auto oxi-redução Em alguns casos, uma mesma espécie pode sofrer tanto oxidação quanto redução.Nesses casos, um artifício a ser utilizado é o de escrever duas vezes a espécie que sofre a auto
  4. 4. http://www.rumoaoita.com / - Material escrito por: Marlos Cunha (ITA – T-12)oxi-redução de modo a se considerar que uma delas irá sofrer a oxidação e a outra a redução,podendo o balanceamento da equação ser feito normalmente. Exemplo resolvido: 5) Balanceie a seguinte equação: H2O2 → H2O + O2 Na reação descrita pela equação acima, o oxigênio sofre tanto uma oxidação quanto uma redução. Procedendo conforme exposto, tem-se: H2O2 + H2O2 → H2O + O2. Assume-se que o oxigênio que sofrerá oxidação é o oxigênio da primeira água oxigenada e que o que sofrerá redução é o da segunda água oxigenada. 𝐹𝑎𝑧𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑑𝑒 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠: 𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎çã𝑜: 𝑂: − 1 𝑝𝑎𝑟𝑎 0 ∴ ∆ = 1 ∙ 2 ∴ ∆ = 2 𝑅𝑒𝑑𝑢çã𝑜: 𝑂: − 1 𝑝𝑎𝑟𝑎 − 2 ∴ ∆ = 1 ∙ 1 ∴ ∆= 1 Obtém-se: H2O2 + H2O2 → 2H2O + 1O2, e como se pode verificar, a equação já está devidamente balanceada. 2H2O2 → 2H2O + 1O2Balanceamento dependendo do meio Em alguns casos, ao tentar-se balancear uma equação as espécies presentes na mesmanão são suficientes para que se consiga efetuar o balanceamento. Contudo, nesses casos,informações sobre o meio reacional serão fornecidas e tornarão possíveis os balanceamentos dasequações.Balanceamento em meio aquoso A fim de se conseguir o balanceamento correto da equação, deve-se acrescentar águaaos produtos ou aos reagentes dependendo da situação.Balanceamento em meio ácido A fim de se conseguir o balanceamento correto da equação, deve-se acrescentar H + aosprodutos/reagentes e H2 O aos reagentes/produtos. Exemplo Resolvido Faça o balanceamento da seguinte equação, cuja reação química ocorre em meio ácido:Cr207 + Fe2+  Cr3+ + Fe3+. Pode-se ver inicialmente que a equação Cr207 + Fe2+  Cr3+ + Fe3+ necessita de algumaespécie no lado dos produtos que contenha átomos de oxigênio. Como a reação se dá em meioácido, pode-se acrescentar nos produtos moléculas de água e nos reagentes, a fim de sebalancear os átomos de hidrogênio, íons H+. Dessa forma, obtém-se: Cr2 O7 + H+ + Fe2+ → Cr 3+ + H2 O + Fe3+. O balanceamento daequação pode ser feito por qualquer um dos três métodos apresentados inicialmente conformeserá mostrado abaixo: 1. Balanceamento pelo método algébrico: aCr2 O7 + bH + + c Fe2+ → dCr 3+ + eH2 O + fFe3+
  5. 5. http://www.rumoaoita.com / - Material escrito por: Marlos Cunha (ITA – T-12) 2𝑎 = 𝑑 𝑎=1 7𝑎 = 𝑒 𝑑=2 𝑏 = 2𝑒 ∴ 𝑒=7 𝑐= 𝑓 𝑏 = 14 𝑏 + 2𝑐 = 3𝑑 + 3𝑓 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑐= 𝑓=8 𝑎 = 1 (𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑟𝑏𝑖𝑡𝑟𝑎𝑟𝑖𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒) 𝐂𝐫 𝟐 𝐎 𝟕 + 𝟏𝟒𝐇+ + 𝟖 𝐅𝐞 𝟐+ → 𝟐𝐂𝐫 𝟑+ + 𝟕𝐇 𝟐 𝐎 + 𝟖𝐅𝐞 𝟑+ 2. Balanceamento pelo método do íon-elétron: Semi-reação de oxidação: Fe2+ → Fe3+ + e− Semi-reação de redução: 𝐶𝑟2 𝑂7 + 14𝐻+ + 8𝑒 −+ → 2𝐶𝑟 3+ + 7𝐻2 𝑂 Reação global: 𝑪𝒓 𝟐 𝑶 𝟕 + 𝟏𝟒𝑯+ + 𝟖𝑭𝒆 𝟐+ → 𝟐𝑪𝒓 𝟑+ + 𝟕𝑯 𝟐 𝑶 + 𝟖𝑭𝒆 𝟑+ 3. Balanceando pelo método da oxi-redução: Cr2 O7 + H + + Fe2+ → Cr 3+ + H2 O + Fe3+ Redução: Cromo (+7 para +3) → ∆ = 4 ∙ 2 = 8 (há dois átomos de cromo nos reagentes). Oxidação: Ferro (+2 para +3) → ∆ = 1 ∙ 1 = 1 (há somente um átomo de ferro nos reagentes). Dessa forma, tem-se: 1Cr2 O7 + H+ + 8Fe2+ → Cr 3+ + H2 O + Fe3+ e o resto do balanceamento é feito pelo método das tentativas, resultando na equação balanceada: 𝐂𝐫 𝟐 𝐎 𝟕 + 𝟏𝟒𝐇+ + 𝟖 𝐅𝐞 𝟐+ → 𝟐𝐂𝐫 𝟑+ + 𝟕𝐇 𝟐 𝐎 + 𝟖𝐅𝐞 𝟑+Balanceamento em meio básico A fim de se conseguir o balanceamento correto da equação, deve-se acrescentar OH −aos produtos/reagentes e H2 O aos reagentes/produtos dependendo da situação. Um método mais prático consiste em balancear a equação inicialmente como se areação ocorresse em meio ácido e depois de balanceada acrescentar íons OH − aos produtos eaos reagentes a fim de se eliminar os íons H+, considerando que H+ + OH- = H2O. Exemplo resolvido: 6) Balanceie a seguinte equação, cuja reação química se dá em meio básico: 𝐶𝑙𝑂− + 𝐶𝑟𝑂2 → 𝐶𝑟𝑂4 + 𝐶𝑙 − − 2− Balanceando pelo método do íon-eletron (como se fosse meio ácido): Semi-reação de redução: 𝐶𝑙𝑂− + 2𝑒− + 2𝐻+ → 𝐶𝑙− + 𝐻2 𝑂 Semi-reação de oxidação: CrO− + 2𝐻2 𝑂 → 𝐶𝑟𝑂4 + 3𝑒 − + 4𝐻+ 2 2− Como o meio é básico, somam-se íons 𝑂𝐻− aos produtos e aos reagentes tanto na semi-reação de oxidação quanto na semi-reação de redução a fim de se eliminarem os íons H +. Semi-reação de redução: 𝐶𝑙𝑂− + 2𝑒 − + 2𝐻+ + 2𝑂𝐻− → 𝐶𝑙− + 𝐻2 𝑂 + 2𝑂𝐻− (x3) Semi-reação de oxidação: CrO− + 2𝐻2 𝑂 + 4𝑂𝐻− → 𝐶𝑟𝑂4 + 3𝑒 − + 4𝐻+ + 2𝑂𝐻− (x2) 2 2− Equação global balanceada: 𝟑𝑪𝒍𝑶− + 𝟐 𝑪𝒓𝑶− + 𝟐𝑶𝑯− → 𝟑𝑪𝒍− + 𝟐𝑪𝒓𝑶 𝟐− + 𝑯 𝟐 𝑶. 𝟐 𝟒
  6. 6. http://www.rumoaoita.com / - Material escrito por: Marlos Cunha (ITA – T-12)Exercícios Propostos 1) Al(s) + NH4NO3(s) → N2(g) + H2O(g) + Al2O3(g) 2) Fe2O3 + C → CO2 + Fe 3) S + HNO3 → NO2 + H2O + H2SO4 4) C + HNO3 → NO2 + H2O + CO2 5) HNO3 + I2 → HIO3 + NO + H2O 6) K2Cr2O7 + KI + H2SO4 → I2 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O 7) KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + H2O + Cl2 8) CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + S + H2O + NO 9) P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO 10) Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O 11) Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO3 + H2O 12) As2S3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO 13) Cr2(SO4)3 + H2O2 + KOH → K2CrO4 + K2SO4 + H2O 14) MnO4– + C2O42– + H+ → Mn2+ + H2O + CO2 15) K2Cr2O7 + H2S + H3PO4 → K3PO4 + CrPO4 + S + H2O 16) KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O 17) Ag + H2SO4 → Ag2SO4 + H2O + SO2 18) Ag + HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O 19) Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NH4NO2 + H2O 20) MnO2 + HCl → MnCl2 + H2O + Cl2 21) KClO3 + H2SO4 → HClO4 + ClO2 + K2SO4 + H2O 22) NO2 + NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O 23) KClO3 → KCl + KClO4 24) Na2SO3 + H2O2 → Na2SO4 + H2O 25) MnO4– + H2O2 + H+ → Mn2+ + O2 + H2O 26) Cr2O72– + SO32– + H+ → Cr3+ + SO42– + H2O 27) MnO2 + As2O3 + H+ → Mn2+ + As2O5 + H2O 28) CuS + H+ + NO3– → Cu2+ + NO + S + H2O 29) MnO4– + NO2– + H+ → Mn2+ + NO3– + H2O 30) I – + NO2– → I2 + NO (solução ácida) 31) MnO4– → MnO42– + O2 (solução alcalina) 32) Cr2O72– + I – + H+ → Cr3+ + I2 + H2O

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